Использование труб в системах водоснабжения и отопления предъявляет высокие требование непосредственно к материалу труб. Кроме устойчивости к воздействию давления и температуры труба должна быть устойчивой к воздействию химикатов и иметь срок эксплуатации не менее 50 лет.
Полиэтилен является термопластическим материалом, который состоит из множества длинных молекул. Данный материал обладает значительной степенью текучести даже при не очень высоких температурах (ещё ниже точки плавления). При помощи процесса сшивки свойства полиэтилена значительно улучшаются, химическая реакция сшивания превращает продукт из термопластического в термореактивный, в процессе сшивания молекулы полиэтилена соединяются вместе для образования более сложной трёхмерной структуры. После процесса сшивки происходят структурные изменения материала, которые значительно улучшают ряд характеристик, а именно:
| Характеристика | Изменение после сшивки |
|---|---|
| Устойчивость к абразивному износу | Улучшается |
| Химическая устойчивость | Улучшается |
| Механическая устойчивость | Улучшается |
| Потеря механических свойств во времени | Уменьшается |
| Степень текучести | Снижается |
| Коэффициент линейного расширения | Уменьшается |
| Температурная устойчивость | Увеличивается с 70 °С до 95 °С |
| Стойкость к низким температурам | Улучшается |
| Стойкость к истиранию | Улучшается |
| Пластичность | Улучшается |
Полиэтилен никогда полностью не сшивается, так как это может сделать его слишком хрупким и подверженным растрескиванию под действием напряжения. Но при этом недостаточное сшивание, наоборот, может не привести к необходимому улучшению эксплуатационных характеристик по сравнению с базовым полиэтиленом, поэтому необходимо подобрать оптимальную степень сшивки, которая бы являлась правильным компромиссом между механической прочностью и гибкостью, но также предотвращала растрескивание под действием напряжения. В зависимости от выполняемого типа процесса сшивания степень сшивания может меняться от 60% до 89%.
Способы получения PE-X
| № | Обозначение | Тип сшивки | Степень сшивки, не менее |
|---|---|---|---|
| 1 | PE-Xa | Пероксидный (сшивка пероксидами) | 70% |
| 2 | PE-Xb | Силановый (сшивка органическими силанидами (силанами)) | 65% |
| 3 | PE-Xc | Радиационный (сшивка потоком элементарных частиц) | 60% |
| 4 | PE-Xd | Азотный (сшивка азотированием) | Без данных |
PE-Xa
Сшитый при помощи пероксидов полиэтилен обозначается как PE-Xa. Данный вид сшивки происходит при высокой температуре и высоком давлении с применением пероксидов. При этом отдельные молекулярные цепочки полиэтилена соединяются в единую трехмерную структуру. Для сшивки при высоком давлении характерно протекание процесса в расплаве, т. е. выше точки кристаллизации. Процесс сшивки протекает в экструдере в ходе формования трубы и обеспечивает равномерно высокий процент сшивки по всему ее поперечному сечению, даже у толстостенных труб. Минимальное допустимое значение степени сшивания при данном методе составляет 70%.
PE-Xb
Сшитый при помощи силанового метода полиэтилен обозначается как PE-Xb. Сшивание происходит при создании химических связей из-за присутствия силанов. Данный процесс выполняется частично на этапе экструзии, но в основном на второй стадии, которая заключается в расположении труб в виде стержней или рулонов в резервуаре с водой с температурой от 70°C до 95°C. Процесс сшивания приводится в действие влажностью и высокой температурой и ускоряется путём добавки к сшитому полиэтилену соответствующего катализатора. В данном случае минимальное допустимое значение степени сшивания составляет 65%.
PE-Xc
Сшивка труб производится посредством облучения мощным пучком электронов. Этот метод является чисто физическим процессом. Трубы, сшитые электронно-лучевым методом, маркируются как PE-Xc. Процент сшивки при этом методе составляет более 60%.
PE-Xd
Сшивка полиэтилена производится с помощью азотирования (химический метод). Данный метод не получил массового практического применения.
Какой метод лучше?
На сегодняшний день существует множество мнений и споров о том, при каком процессе сшивки получаются лучшие трубы. Зачастую многие производители используют различные маркетинговые уловки, декларируя преимущества той степени сшивки, которую используют сами. На самом деле качество трубы не зависит от метода сшивания, а зависит от способности пройти физические и механические испытания, установленные в нормативных постановлениях. Трубы могут выпускаться в соответствии с разными нормативными постановлениями, но независимо от метода сшивания они все должны успешно пройти серию многочисленных и ответственных испытаний, чьи требования включают в себя материалы, производство, размеры, допуски, испытания на прочность под давлением и т. д. Это является лучшим способом для определения качества и эксплуатационных характеристик трубы.